钱学森是如何从半殖民地的炮火中走向世界成

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钱学森是如何从半殖民地的炮火中走向世界成为顶级科学家——《钱学森传》读书札记(上)

本文作者:岳青山肖凡,授权本号原创发布

今年,是我国科学巨星钱学森同志逝世十一周年。随着时光流逝,我国人民对钱老愈加思念,更加崇敬。钱老作为我国历史上罕见的、最伟大的“人民科学家”,不仅取得了彪炳史册的科学成就,还给我们留下了弥足珍贵的精神财富。当前,我国面临着世界的百年大变局,学习和弘扬他的的民族自尊和自信精神,有重大的现实意义。

一、怒斥歧视华人的白人同学:“你们敢和我比,期末看谁的成绩好?”,少年英才,壮志以科技报国

年9月,钱学森本着“铁路救国”的理念,以第三名的优异成绩,考入上海交通大学机械工程系。但经历过年发生在身边的“1.28”沪淞抗战后,他的思想发生了重要的转折,从“铁道救国”,转向了“航空救国”。于是,他便在年从上海交大毕业后,走出国门,来到美国西雅图麻省理工学院,学习航空机械工程。

那几年里,“最不能让钱学森忍受的是种族歧视。他难以忘记上海外滩公园门口那块‘华人与狗,不得入内’的牌子。到了美国,这种种族歧视依然存在、甚至到了愚昧的地步。”

钱学森晚年回忆说:“我年轻时也争强好胜。在麻省理工学院读书时,一个美国同学当着我的面,耻笑中国人抽鸦片、裹脚、不讲卫生、愚昧无知等等。我听了很生气,立即向他挑战说,我们中国作为一个国家,是比你们美国落后;但作为个人,你们敢和我比,到了期末看谁的成绩好。”在场美国同学听了,都哑口无言。

事实很快就证明了这一点。有位教授对学生进行考试时,出的都是偏题、怪题,绝大多数人都做不出来。同学们气愤不已,认为这位教授有意让他们难堪。于是聚集起来,要找这位教授抗议。他们来到教授的办公室门口。教授似乎知道他们要来似的,关着门,门上贴着一份试卷,卷面干净整洁,每个题的运算过程和答案,清晰正确,没有一处修改或涂抹的痕迹,可见是一口气轻松地做出来的。卷首上面,教授打了一个大的‘A’,后面还有三个醒目的‘+’号。这份答卷考生的名字,清楚写着:钱学森。

本想闹事的学生们,看着试卷全都呆了。钱学森这个名字,从此深深地刻印在他们的脑子里,让他们再也不敢小视这位来自中国的年轻人。”

钱学森在麻省理工学院留学期间的照片

“钱学森在麻省理工学院成为年轻学子的翘楚。他只用了一年时间,就顺利取得了航空工程硕士学位。钱学森的堂妹钱学敏回忆说:有一段往事至今思之仍历历在目,那就是年夏天,钱学森在美国麻省理工学院仅用1年时间就获得了硕士学位。这消息从太平洋彼岸乘着海风传到北平,令我们这个一向平静而安详的书香之家立刻激动起来。祖父和父母非常高兴,扬着笑脸引以为荣,时常津津有味地给我们兄弟姐妹讲述我们的堂兄钱学森的故事,说他在家时如何勤勉好学,如何聪明、有灵气等等。”

留学哈佛的钱学森是一位有着超高智商和极高艺术品鉴能力以及英俊外表的青年

二、学术成绩冠压群杰,却无端丧失实习机会,投诉无门,民族自尊心受到严重的伤害,“负气出走”麻省理工

钱学森的麻省理工学院航空工程专业理学硕士学位证书

然而,歧视并没有因为钱学森的优秀而消失。

工科是要将理论联系实际的,钱学森学的航空工程专责也是如此。更何况,作为美国顶级学府的麻省理工学院,其航空工程专业,实践性极强,这也就意味着钱学森不仅需要掌握扎实的理论知识,也需掌握要扎实的实践经验。因此,在学习了理论知识之后,麻省理工学院的学生们就要被安排到飞机制造厂实习。但是,当时美方规定,美国的飞机制造厂只允许美国学生去实习。这就引起外籍学生的不满。

除此之外,美国还有严重的种族歧视。因为,经过交涉,最后,欧洲的白人留学生获得了去飞机工厂实习的机会,但是以钱学森为代表的中国留学生依然被禁止参加实习。就这样,在叙述理论上征服拜仁的中国学霸钱学森,被排斥在了实习工厂的门外。

在那个战争频仍、旧中国遭遇铁帝国主义铁蹄践踏的时代,美国这个标榜民主、自由、平等的所谓的“灯塔之国“,居然存在如此程度的种族歧视,这对钱学森是个强烈的刺激,他的民族自尊心受到了严重的伤害,他开始对社会公正有所思、有所想。

钱学森哪里会服气,他向麻省理工校方提出抗议。但得到的答复是:”你可以不学,回到中国去。“

天生一副硬骨头的钱学森,哪里会忍受这种不公!不学就不学!他毅然决然地选择离开那个让多少人无比仰望的麻省理工学院。

但学业未成,又何以回国?

背负着家人期望和巨大的民族理想的钱学森,又将要往何处去呢?

三、转投空气动力学大师冯·卡门门下,为钱学森打开了一扇前所未有的窗子

既然学习航空工程受到限制,钱学森决定改变专业方向,学航空理论。

美国航空理论研究中心在洛杉矶的加州理工学院,那里有一位冯·卡门教授,是大名鼎鼎的航空理论权威。钱学森决定去找他。年10月,个性倔强的钱学森,离开了麻省理工学院,从波士顿前往洛杉矶。这两个地方,一个在美国的东北角,另一个在美国的西南角,钱学森又一次穿越美国。

加州理工学院,名声很大,聚集了不少精英。“它的重点是培养有见识的人,培养在科学技术前沿打头阵、冲锋陷阵的人。”据说,该院至今共有27名校友和教授获得28次诺贝尔奖。冯·卡门当时担任加州理工学院航空系主任和著名的古根海姆空气动力学实验室主任。

冯·卡门是当时世界上研究空气动力学的顶尖人物,年生于匈牙利的布达佩斯,犹太人血统;年入德国哥廷根大学,年获博士学位。第一次世界大战期间,他在德国致力于飞机设计和航空理论研究,提出了著名的“卡门涡街”理论,这一理论成为飞机、船舶、赛车设计的理论基础。以此理论,冯·卡门设计制造了世界上最早的系留式直升机。

20世纪30年代初,法西斯领袖希特勒上台后,纳粹在德国的活动日益猖獗,大肆迫害犹太民族。身为犹太人的冯·卡门不得不离开德国,来到美国寻找栖身之所。在美国,他被聘任为加州理工学院教授,并帮助该学院建立了航空系。

他此次去见冯·卡门完全是毛遂自荐,没有导师推荐,之前也没有与他有过交往。冯·卡门后来在自传中,回忆了这次见面:

“年一天,钱学森来看我,征询关于进一步进行学术研究的意见,这是我们第一次见面。我抬头面对这个身材不高、精神严肃的青年打量了一下,然后向他提了几个问题。所有问题他回答得异常正确。顷刻之间,我就为他的才思敏捷所打动,接着我建议他到加州理工学院来继续攻读。”

在这次会面后,钱学森接受了冯·卡门的建议,在这位世界大师的指导下,攻读空气动力学博士学位。历史后来证明,这次会见,对冯·卡门和钱学森两个人来说,都具有重要的意义和深远的影响。

加州理工学院的教学理念与麻省理工学院有所不同。它强调理工结合,十分推崇创新精神,培养学生的目标是具有创新精神的科学家。冯·卡门曾经这样问学生:“你们分的标准是什么?”学生回答:“全部题目答得都非常准确。"冯·卡门说:“我的标准跟你们的不一样,因为任何一个工程技术问题根本就没有什么百分之百的准确答案。要说有,那只是解决问题和开拓问题的方法。假如有个学生的试卷对试题分析仔细,重点突出,方法对头,而且有自己的创新观点,却因个别运算疏忽,最后答数错了,而另一个学生的试卷答数正确,但解题方法毫无创造性;那么,我给前者打的分数要比后者高得多。"

这正是科学家要具备的创新素质。

钱学森后来回忆说:

“在这里,拔尖的人很多,我得和他们竞赛,才能跑到前沿。这里的创新还不能局限于迈小步,那是很快就会被别人超过。你所想的、做的要比别人高出一大截才行。你必须想别人没有想到的东西,说别人没有说过的话。”

那么,这场“航空理论”的竞赛中,究竟是谁“想的、做的比别人高出一大截”?

事实就是铁证。

年,钱学森在美国加州理工学院留影

钱学森在读博期间,就在“科学技术前沿打头阵”,为世界航空界作出了两大杰出贡献。

一是创造了著名的“卡门——钱近似”公式。

20世纪30年代,老式的螺旋桨飞机正在向喷气式飞机发展,飞行速度不断提高,已经开始接近,甚至超过音速,即米/秒。

当飞行速度接近音速或超过音速时,空气的可压缩性开始产生作用,致使飞行阻力急速增加。这时飞机的机翼就会出现抖动和震动,严重时会使飞机突然失去攀升力,急速坠落。这一现象航空学里称为“音障”。

冯·卡门要求钱学森把这个课题作为愽士论文研究课题。这显然是太难了。要知道,这是当时航空界许多卓有建树的科学家想解决而没有解决的课题,何况是一个才攻读愽士学位的研究生呢。

但冯·卡门不这样看。他说:“我发现他(指钱学森——作者注)非常富有想象力,具有天赋的数学才智”,“他的这种天智我是不常遇到的。”

在大师的精心指导下,经过两年的艰辛探寻,钱学森终于找到了解决的办法。他采用来流状态处的切线作近似,得到亚音速气流中的压缩性对翼型压强分布的修正公式,成功解决了飞机高速飞行时机身、机翼会发生变形的数学计算难题。

这就是著名的“卡门——钱近似”公式。

而这就是钱学森在愽士论文《可压缩流体二维亚音速流动》中提出的。

这个公式公开发表后,在第二次世界大战期间,以及以后长时期里,被广泛用于机翼型的设计。年轻的钱学森由此在世界航空界名声鹊起。

二是科学地解决“热障”难题

“在此之前,航空界普遍认为,飞机要飞行时,周围空气是冷的。而钱学森通过研究,推翻了这一观点。他认为,飞机在高速飞行下,对飞行体起到了加热作用,由此造成飞行表面温度升高,甚至损坏飞行体表面材料。这就是“热障”理论。它同样是飞机高速飞行时必须排除的一个障碍。

钱学森给出了一个算例,即飞行体以6倍音速飞行时,未采取防热措施的飞行体表面,温度可以达到外界空气温度的8倍!必须对飞行体表面采取有效的冷却或防热措施,才能实现高速飞行。这一结论,不仅对飞机实现高速飞行,以至对后来火箭、导弹的研制,都有重要的意义。

年夏天,钱学森获得加州理工学院航空、数学博士。并被任命为加州理工学院航空系研究员,顺理成章地成了冯·卡门教授的“亲密伙伴”。他在加州工学院还“为弹性薄壳理论做出了划时代的贡献。”

可见,钱学森作为中国留美学生,在读博期间,和同学“竞赛”还真做到了“比别人高一大截”!

年6月9日,钱学森在美国加州理工学院获航空、数学博士学位

钱学森获得的美国加州理工学院博士学位证书

四、“你现在在学术上已经超越过了我”:良材得遇伯乐,钱学森开始在美国科学界闯出一片天

钱学森获得博士学位后,又面临着新的选择。钱学森说,当时面临着两个选择:一个是回国参加抗战,另一个是留下来继续从事空气动力学方面的研究。冯·卡门希望钱学森能留下来,他对钱学森说:“在美国做科学研究,也能加强反法西斯的力量。”他认为,当时的中国还不具备进行科学研究的条件,不希望一个科学天才就这样半途而废。冯·卡门曾数次到过中国。其中一次是在20世纪20年代末.那时钱学森在上海的交通大学读书,未能亲受大师教诲。还有一次是在年,此时,钱学森已是他的得意门生了。就这样,在恩师的劝导下,钱学森暂时选择在美国继续他的研究,但他内心一直没有割舍掉对祖国的思念和牵挂。应该说,是冯·卡门帮助钱学森做出了又一次人生选择。而这一次的选择无意中为以后改变新中国的航空航天和国防建设的面貌和历史埋下了深深的伏笔!

钱学森在美国加州理工学院执教期间留影

钱学森在航空理论方面取得丰硕研究成果的同时,也把思维和探索的目光投向了火箭。年秋,美国军方给加州理工学院下达了一个研究课题:为重型轰炸机设计一种助推火箭,以使轰炸机能够在有限的跑道上快速起飞。冯·卡门理所当然地成为这个课题的负责人。由于是军方项目,为了保密,这项研制计划代号为“JATO”。

早在年,冯·卡门的3个学生就提出了研制探空火箭的设想。为首的学生名叫F.J.马林纳,来自波兰。当时,火箭研制还处在早期的探索阶段。除了美国,苏联、德国的科学家也在做这项工作。马林纳、帕森、福尔曼3位年轻学生对研制火箭颇有兴趣,被称为“火箭迷”。素以标新立异闻名的冯·卡门,没有因为他们年轻而小视,当下就表态,可以试一试,并同意他们在业余时间,使用由他主持的古根海姆空气动力学实验室的设施。冯·卡门还同意把研究火箭的推进及飞行特性,作为这些学生的博士论文课题,亲自给予指导。这让3位学生欣喜若狂。年,又有两位年轻人加入他们的队伍。一位名叫史密斯,另一位就是钱学森。这两人后来都成为冯·卡门的助手。冯·卡门曾说:“仿佛命中注定这两个人要对火箭技术起关键作用。”由学生们组成的这个火箭研制小组,被称为“火箭俱乐部”。

开始时,这个火箭研制小组纯粹是学生的课外活动组织。没有资金,没有设备,连试验场所也没有,是兴趣和热情把他们聚集在了一起。冯·卡门负责“JATO”计划后,这个火箭研制小组自然就成为他的核心力量。美国军方也对这个小组给予了

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